波纹膨胀节的数值模拟计算-宏康机械

   波纹膨胀节（又称波纹管补偿器或U形膨胀节）是管道与设备进行补偿的关键部件之一，不仅需要能满足管道的位移量，还需要有减振降噪和密封的双向功能。波形膨胀节在航空航天、石化、水利、电力、冶金和核能等工业中都有广泛应用，主要应用波纹膨胀节的位移补偿功能和密封功能。波纹管是波纹膨胀节中的重要元件，波纹管设计的优劣决定波形膨胀节设计的好坏。在设计中，由于对膨胀节既要求具有较高的承压能力及良好的柔性，同时还需要具备高稳定性和耐疲劳性，所以膨胀节设计具有复杂性。当前波形膨胀节设计主要采用美国膨胀节制造商协会的计算公式。对波形膨胀节进行强度数值模拟是膨胀节强度校核的新思路。本文对美国EJMA公式的计算结果和数值模拟结果进行了对比，并且用试验数据进行了验证，证明用数值模拟方法代替理论公式进行膨胀节优化设计是_的选择。

   膨胀节数值中涉及的几个问题

   本文使用有限元软件对U形膨胀节进行数值模拟。根据膨胀节结构形式，应用二维轴对称模型，采用PLANE42单元计算，两层膨胀节之间采用摩擦接触模型，摩擦系数为0.1-0.15。

   根据阀门设计要求，第三元件拟采用双层U形膨胀节。膨胀节内径65mm，波高12.5mm，层数2，波数10，波距7mm，膨胀节波纹总长78mm，成型前膨胀节一层材料的有效厚度0.2mm，成型后膨胀节一层材料的有效厚度为0.1832mm，成型后膨胀节波峰内壁环壳直径为3.5mm，波纹膨胀节波峰外壁环壳直径4.2328mm，设计压力0.4MPa，一个波纹的当量位移0.4mm。